氣相色譜儀工作原理及功能特點（一）

隨著經濟的發展，分析技術水平的不斷提高，氣相色譜儀作為一種高效、快速、高靈敏度的現代分析儀器在我國正逐漸普及并廣泛應用。特別是信息時代的來臨氣相色譜儀的更新換代十分迅速，科技含量越來越高。研究如何在色譜儀系統開發中應用計算機技術、智能儀器技術、電子技術，從而提高色譜儀的智能化水平有著重要的現實意義。

⒈氣相色譜分析原理

俄國植物學家Tswet(茨維特)于1903年發現“色譜”，Martin和Synge在1940年提出液一液分配色譜法(Liquid-Liquid Partition Chromatography)，并在1941年提出用氣體代替液體作流動相的可能性，11年之后James和Martin發表了從理論到實踐比較完整的氣液色譜方法(Gas-Liquid Chromatography)，因而獲得了1952年的諾貝爾化學獎。在此基礎上，1957年高雷((M.J.E.Golay)開創了開管柱氣相色譜法(Open-Tubular Column Chromatography)，習慣上稱為毛細管柱氣相色譜法 (Capillary Column Chromatography)。在60年代末把高壓泵和化學鍵合固定相用于液相色譜，出現了高效液相色譜(HPLC), 80年代初毛細管超臨界流體色譜((SFC)得到發展:而在80年代初由JORGENSON等集前人經驗而發展起來的毛細管電泳 (CZE)，在90年代得到廣泛的發展和應用;同時集HPLC和CZE優點的毛細管電色譜在90年代后期受到重視[。到21世紀色譜科學將在生命科學等前沿科學領域發揮不可替代的重要作用。而G.Guiochon認為GC和HPLC是在分析領域發展最好，極為成功的范例。

在近代分析化學領域中，色譜分析法是一種新型的分離分析方法。色譜法可用于分離分析復雜的多組分混合物，是一種根據分子的不同遷移速度而達到分離的方法。色譜技術是建立在吸附、分配、離子交換、親和力和分子大小等基礎上的分離過程，它利用不同組份在兩相中的吸附能力、分配系數、離子交換能力、親和力或分子大小等性質的微小差別，經過連續多次在兩相間的質量交換，使不同的組份得到分離。色譜分離是色譜體系熱力學過程和動力學過程的綜合表現。熱力學過程是指與組分在體系中分配系數相關的過程;動力學過程是指組分在該體系兩相間擴散和傳質的過程。組分、流動相和固定相三者的熱力學性質使不同組分在流動相和固定相中具有不同的分配系數，分配系數的大小反映了組分在固定相上的溶解一揮發或吸附一解吸的能力。分配系數大的組分在固定相上溶解或吸附能力強，因此在柱內的移動速度慢;分配系數小的組分在固定相上溶解或吸附能力弱，因此在柱內的移動速度快。經過一定時間后，由于分配系數的差別，使各組分在柱內形成差速移行，達到分離的目的。

⑴氣相色譜工作原理

氣相色譜法作為色譜法的一種，是一種廣泛使用的復雜混合物的分離分析方法。它以氣體為流動相，固體或均勻涂漬在載體上的液體為固定相，通過組分在氣液(固)兩相間不斷分配，實現混合組分的分離[t21。混合物分離后按順序離開色譜柱進入檢測器，產生的離子流信號經放大后，在記錄器上描繪出各組份的色譜峰，達到鑒別和定量的目的。分離過程在柱內進行，色譜柱所用的填充物是固體吸附劑，也可以是涂在惰性擔體上的高沸點液體。被分析的樣品在高溫氣化后被氣體流動相帶入柱內，由于不同組分在柱內受到的阻力不同，流動中被逐漸拉開達到分離的目的。如圖2-1為所示，由A和B組分組成的混合樣品被注入注樣器且瞬間汽化以后，樣品由流動相氣體載氣所攜帶，經過裝有固定相的色譜柱時，由于組份分子與色譜柱內部固定相分子間要發生吸附、脫附溶解等過程，那些性能結構相近的組份，因各自的分子在兩相間反復多次分配，發生很大的分離效果，且由于每種樣品組分吸附、脫附的作用力不同，所反應的時間也不同，最終結果使混合樣品中的組分得到完全地分離。

1表示樣品剛進入色譜柱，兩組份均勻的混合在一起;

2表示兩組已部分分離;

3表示兩組份已經完全分離;

4表示分離后的A同載氣流出色譜柱，而B留在柱內最后將同載氣流出柱外。如果樣品中含多個組分，也將按同樣原理依次分離流出。

氣相色譜法樣品圖

⑵氣相色譜法的特點

氣相色譜法具有高效能、高靈敏度、高選擇性、快速、應用范圍廣、樣品用量少等優點〕。不僅可以分析氣體,也可以分析液體和固體,是現代分析的主要手段之一。

1. 高效能、分析速度快

填充色譜具有較高的理論塔板數，因而可以分析沸點十分相近的組分和極為復雜的組分混合物，且分離、測定一次完成，一般只需幾分鐘或幾十分鐘便可完成一個分析周期。目前采用微處理機操作和處理數據的色譜儀，使分析達到了理想的程度。

2.高選擇性

色譜法的最大優越性在于它最擅長分離分析多組分的復雜體系即性質極為相似的組分,如同位素,同分異構體等。主要是通過選用高選擇性的固體相,使各組分間的分配系數產生足夠大的差異而實現分離,這是光譜和質譜所不及的。

3.高靈敏度

目前氣相色譜法在農業上,主要用來分析農藥中的主要成分,分析種子和土壤中的微量毒素在醫學和生物化學上,用來解決藥物氨基酸的分析及血液中幾個ppm的成分和分析問題。